Question

硫铁矿高温下被空气氧化产生二氧化硫：4FeS₂+11O₂=8SO₂+2Fe₂O₃。设空气中N₂、O₂的含量分别为?0.800和0.200(体积分数，以下气体含量均用体积分数表示)，试完成下列各题：

(1)1.00 mol FeS₂被完全氧化，需要空气的体积(标准状况)为________L。

(2)55 L空气和足量FeS₂完全反应后，气体体积(同温同压)变为________L。

(3)用空气氧化FeS₂产生的气体混合物中，O₂的含量为0.080 0,计算SO₂的含量。

(4)设氧化FeS₂产生的气体混合物为100 L，其中O₂为a L，SO₂为b L。①写出a和b的关系式。②在下图中画出a和b的关系曲线。(氧化FeS₂时，空气过量20%)

说明：为方便作图，纵坐标用13 b表示。

Answer 1

解析：(1)根据反应的化学方程式可知，1.00 mol FeS₂被完全氧化需要氧气11/4 mol,转化为空气的体积(标准状况)为11/4 mol×22.4 L·mol^-1÷0.200=308 L。

(2)采用差量法求，设反应减少的体积为x。

4FeS₂+11O₂=8SO₂+2Fe₂O₃  ΔV

             11                               3

       55 L×0.200                      x

解得x=3 L。故最后气体的体积为55 L-3 L=52 L。

(3)设SO₂为y(体积分数)，则有4×(y/8×11+0.080 0)=1-0.080 0-y,解得y=0.092 3。

(4)①100 L气体混合物中有N₂有(100-a-b) L，而生成b L SO₂耗O₂为11 b/8 L,则有(100-a-b)∶(11b/8+a)=4∶1,解得13b=200-10a。

②根据上述关系式可作图。

答案：(1)308  (2)52  (3)0.092 3  (4)①13b=200-10a  ②如图